HART-монитор — руководство по эксплуатации | СКБ "Промавтоматика"
HART-монитор
1. Назначение
Модем предназначен для связи персонального компьютера (далее ПК) или карманного персонального компьютера / мобильного устройства (планшет или телефон с необходимыми интерфейсами, далее КПК) с устройствами, поддерживающими HART-протокол на унифицированном токовом сигнале 4–20 мА (далее HART-устройства).
Модем подключается к ПК или КПК через проводное соединение USB или беспроводное Bluetooth и имеет два режима работы: «Модем» и «Монитор».
В режиме «Модем» осуществляется только физическое преобразование интерфейсов без преобразования протоколов; этот режим подразумевает использование программ настройки и мониторинга HART-устройств на ПК и КПК (PACTware, HART Mobile, DevCom HART Communicator и т.д.).
В режиме «Монитор» модем позволяет автономно, без внешних ПК и КПК, выполнять основные функции HART-коммуникатора: сканирование HART-устройств, смену адреса, мониторинг и назначение переменных, тест токовой петли и т. д.
Автономность обеспечивается встроенным аккумулятором, который позволяет обеспечить питанием подключённое HART-устройство с контролем выходного тока и напряжения на графическом OLED-индикаторе.
2. Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Амплитуда входного HART-сигнала, В | 0,06 … 1,0 |
| Амплитуда выходного HART-сигнала на нагрузку 230 … 1100 Ом, В | 0,3 ± 0,1 |
| Входное сопротивление HART-входа постоянному току, не менее | 1 МОм — режим пассивного датчика с внешним питанием 250 Ом — режим активного датчика и пассивного датчика с питанием от модема |
| Метод модуляции HART-сигнала | Частотный сдвиг 1200/2200 Гц ± 1 % |
| Скорость передачи данных, бод | 1200 |
| Количество подключаемых HART-устройств: — режим «точка-точка» — многоточечный режим |
1 1…15 для устройств с внешним питанием 1…5 для устройств с питанием от модема |
| Длина линии связи с HART-устройствами, не более: — режим «точка-точка», м — многоточечный режим, м | 3000 100 |
| Порты связи с ПК / ведущим устройством | USB, Bluetooth |
| Дальность связи модема по Bluetooth, м | 10…100 (зависит от характеристик модема ПК / ведущего устройства и наличия препятствий и помех) |
| Электрическая прочность между HART-входом и портом USB, не менее | 500 В переменного тока |
| Параметры порта USB: — длина линии связи, не более, м — способ подключения | 5 Разъём «type-C» |
| Питание модема | от USB-порта 5 В / 500 мА от встроенного аккумулятора Li-Ion 2200 мА·ч 3,7 В |
| Потребляемый ток в режиме USB, не более, мА | 450 |
| Время работы от аккумулятора в режиме: — питания HART-устройства током 20 мА, часов* — без питания HART-устройства, часов* | 12 80 |
| Время зарядки (0–100 %) от порта USB, часов** | 6 |
| Количество зарядок (0–100 %) до снижения ёмкости аккумулятора 80 %, не менее | 500 |
| Параметры встроенного источника питания HART-устройств: — без нагрузки, не менее, В — выходной ток, не более, мА | 23 25 |
| Параметры измерения тока токовой петли в режимах «пассивный датчик, питание от модема» и «активный датчик»: — диапазон измеряемого тока, мА — пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения тока, мА | 0…25 ± 0,01 |
| Максимальное допустимое напряжение на клеммах HART, не более, В | 38 |
| Степень защиты модема от воздействия окружающей среды | IP 40 |
| Условия эксплуатации: — температура окружающей среды (работа), °С — температура окружающей среды (заряд), °С — температура окружающей среды (хранение), °С — верхнее значение относительной влажности воздуха, % |
−20 … +60 0 … +45 −5 … +35 75 |
| Габаритные размеры, мм | 91 × 68 × 24 |
| Масса, не более, г | 130 |
* Время работы зависит от температуры окружающей среды:
| Температура | −20 °С | −10 °С | 0 °С | 25 °С | 45 °С | 60 °С |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Коэффициент | 0,5 | 0,7 | 0,8 | 1 | 0,95 | 0,9 |
** Время заряда указано для выключенного прибора; во время работы прибора заряд будет более длительным.
Три температурных диапазона относятся к разным режимам и не заменяют друг друга: работать прибор может при −20 … +60 °С, заряжаться — только при 0 … +45 °С, храниться — при −5 … +35 °С.
3. Состав изделия
| Наименование | Обозначение | Кол-во | Примечание |
|---|---|---|---|
| Модем «HART-Монитор» | КГПШ 407374.020 | 1 | |
| Руководство по эксплуатации, паспорт | КГПШ 407374.020РЭ | 1 | |
| Провода с зажимами | КГПШ 407374.020-01 | 1 | |
| Кабель связи USB | USB A-Type C | 1 | |
| Кабель связи USB | Type C-Type C | 1 | Поставляется по доп. заказу |
Обозначение модема при заказе: Модем «HART-Монитор».
4. Устройство и работа
Модем обеспечивает двунаправленную передачу данных. Получая данные с интерфейсов Bluetooth или USB, он формирует соответствующий частотно-модулированный сигнал на шине HART. Получая частотно-модулированный сигнал на шине HART, модем выдаёт полученные данные на интерфейсы Bluetooth или USB.
В обрабатываемом частотно-модулированном HART-сигнале частоте 1200 Гц соответствует логическая единица, а 2200 Гц — логический ноль. Амплитуда тока HART-сигнала равна примерно 0,5 мА, скорость передачи по HART-каналу составляет 1,2 кбит/с. Во время передачи данных зажигается красный светодиод контроля обмена «Tx/Rx», во время приёма данных — зелёный.
При активном соединении Bluetooth зажигается синий светодиод контроля данного интерфейса. Bluetooth разрешён только в режиме «Модем» и активируется автоматически при выборе этого режима.
Модем имеет встроенный аккумулятор, который является источником питания для модема и подключаемого через токовую петлю 4–20 мА HART-устройства. Аккумулятор заряжается через USB-порт, который гальванически развязан от остальной схемы. Заряд аккумулятора происходит как на выключенном приборе, так и во время работы. Во время заряда горит красный светодиод контроля заряда (значок батареи), после полной зарядки светодиод становится зелёным.
Модем имеет встроенный нагрузочный резистор 250 Ом, который подключается в зависимости от выбранного типа HART-устройства, и схему контроля тока и напряжения в цепи HART-устройства.
Защита отключает внешние цепи при превышении тока 25 мА или напряжения свыше 42 В. Это порог срабатывания защиты — его не следует путать с максимальным допустимым напряжением на клеммах HART (38 В) и с максимальным выходным током встроенного источника питания HART-устройств (25 мА).
Электронная часть модема смонтирована на плате, помещённой в пластмассовый корпус. Управление модемом осуществляется с помощью 4 кнопок, данные отображаются на графическом OLED-индикаторе.
5. Использование по назначению
Раздел описывает подключение HART-устройств к модему, работу через проводной интерфейс USB и беспроводной интерфейс Bluetooth, а также автономный режим «Монитор».
5.1. Подключение HART-устройств
Подключение HART-устройств к модему производится к полярным клеммам HART.
Возможны три варианта подключения HART-устройств.
1) Пассивный датчик с питанием от модема
Эта схема применяется, когда HART-устройство имеет питание от токовой петли 4–20 мА и в топологии цепи нет внешних источников питания и нагрузочных резисторов.
При выборе данного режима в модеме к клеммам HART подключается внутренний источник питания последовательно с резистором 250 Ом (рис. 3 и 4).
Если на клеммы HART подключено одно HART-устройство, пользователь может устанавливать короткие адреса из диапазона от 0 до 15. При адресе 0 HART-устройство работает в режиме выходного тока 4–20 мА. При адресе из диапазона от 1 до 15 устройство переходит в режим «моноканал» и фиксирует свой выходной ток на уровне 4 мА.
Когда на шину подключено более одного HART-устройства, у каждого должен быть свой уникальный адрес из диапазона от 1 до 15. Количество одновременно подключённых HART-устройств в режиме запитки от модема — не более 5, чтобы суммарный ток потребления не превысил 20 мА.
В этом варианте включения на индикаторе отображается значение тока в токовой петле и напряжения на HART-устройстве.
2) Пассивный датчик с внешним питанием
Эта схема применяется, когда HART-устройство имеет питание от токовой петли 4–20 мА и в топологии цепи присутствует внешний источник питания и нагрузочный резистор. Нагрузочный резистор в общей цепи коммуникационного канала необходим для исключения шунтирования блоком питания цепи передачи HART-сигнала.
При выборе данного режима к клеммам HART подключается только встроенный HART-модем (рис. 5 и 6). В этом варианте на индикаторе отображается только значение напряжения на HART-устройстве.
В моноканале с внешним питанием допускается от 1 до 15 HART-устройств.
3) Активный датчик (питание датчика внешнее)
Эта схема применяется, когда HART-устройство имеет питание от внешнего блока питания и в топологии цепи нет внешних источников питания и нагрузочных резисторов.
При выборе данного режима к клеммам HART подключается внутренний нагрузочный резистор 250 Ом (рис. 7 и 8). В этом варианте на индикаторе отображается только значение тока в токовой петле.
При подключении более одного HART-устройства у каждого должен быть уникальный адрес из диапазона от 1 до 15, а количество одновременно подключённых устройств в этом режиме — не более 5, чтобы суммарный ток в петле не превысил 20 мА.
Для подключения к HART-устройствам, расположенным во взрывоопасной зоне, используйте барьеры, сертифицированные для работы с HART-протоколом. Подключение производится по аналогичным схемам (в зависимости от типа барьера) со стороны взрывобезопасной зоны: барьер включается между HART-устройством и модемом.
5.2. Подключение через проводной интерфейс USB
При подключении модема к ПК по интерфейсу USB следует использовать стандартный кабель USB A-Type C, поставляемый в комплекте.
При подключении модема по интерфейсу USB к КПК с разъёмом Type C следует использовать стандартный кабель Type C-Type C, поставляемый по заказу.
Через интерфейс USB происходит зарядка аккумулятора и обмен данными через виртуальный COM-порт в режиме «Модем».
5.3. Подключение через беспроводной интерфейс Bluetooth
Bluetooth разрешён только в режиме «Модем» и активируется автоматически при выборе данного режима.
Со стороны ПК/КПК требуется наличие Bluetooth-модема, поддерживающего стандарт Bluetooth 4.0+ и профиль SPP (Serial Port Profile).
Порядок сопряжения в Windows и Android в поставленной редакции руководства ещё не описан изготовителем. До выхода дополненной редакции выполняйте сопряжение штатными средствами операционной системы, а при затруднениях обращайтесь в техническую поддержку СКБ «Промавтоматика».
5.4. Работа в режиме «Монитор»
В этом режиме модем работает автономно, без подключения к ПК/КПК, и выполняет основные функции HART-коммуникатора: сканирование HART-устройств, смену адреса, мониторинг и назначение переменных, тест токовой петли.
Описание пунктов меню режима «Монитор» в поставленной редакции руководства отсутствует — изготовитель оставил этот пункт незавершённым. Перечень операций выше приведён по разделу «Назначение» того же документа.
6. Техническое обслуживание
В процессе эксплуатации, хранения и транспортировки модем в специальном техническом обслуживании не нуждается, за исключением периодической подзарядки аккумуляторной батареи при длительном хранении.
Для обеспечения максимального срока службы аккумуляторной батареи (не менее 500 циклов) соблюдайте следующие правила:
- температурный режим работы: от −20 °С до +60 °С;
- температурный режим заряда: от 0 °С до +45 °С (заряд автоматически блокируется при выходе за этот диапазон температур);
- хранение: оптимальная температура от −5 °С до +35 °С;
- рекомендуется избегать полного разряда аккумуляторной батареи;
- при длительном хранении (более 3 месяцев) зарядить аккумулятор до уровня 50 % от номинальной ёмкости;
- длительное хранение модема с полностью заряженной или полностью разряженной батареей не допускается;
- периодичность подзарядки при хранении — не реже одного раза в 6 месяцев.
7. Текущий ремонт изделия
Ремонт модема может производить только предприятие-изготовитель. При выходе из строя составных частей модема (щупы, USB-кабель) разрешается заменить их на составные части с такими же техническими характеристиками.
Аккумуляторная батарея является незаменяемым пользователем компонентом. Конструкция модема не предусматривает возможность замены аккумулятора силами эксплуатирующей организации. Замена производится только в сервисном центре предприятия-изготовителя.
8. Требования утилизации изделия
Модем не представляет опасности для жизни, здоровья людей и окружающей среды как в процессе эксплуатации, так и после окончания срока эксплуатации.
Порядок утилизации: полностью разрядить аккумуляторную батарею (оставить модем включённым до автоматического отключения) и отправить модем в специализированную организацию, имеющую лицензию на утилизацию литий-ионных аккумуляторов.
9. Свидетельство о приёмке
Свидетельство о приёмке заполняется изготовителем в паспорте, поставляемом с прибором: модем «HART-Монитор» КГПШ 407374.020 с указанным заводским номером соответствует требованиям технической документации КГПШ 407374.020ТУ и признан годным к эксплуатации.
В свидетельстве указываются дата изготовления и отметка представителя ОТК предприятия-изготовителя.
10. Гарантийные обязательства
Предприятие-изготовитель ООО «СКБ «ПРОМАВТОМАТИКА» гарантирует соответствие качества модема требованиям технических условий КГПШ.407374.020ТУ при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и хранения в течение 5 лет с даты продажи.
Гарантийные обязательства прекращаются в следующих случаях:
- возникновение дефектов вследствие нарушения потребителем условий транспортирования, хранения, монтажа или эксплуатации;
- нарушение целостности пломб изготовителя или его официального представителя;
- истечение гарантийного срока эксплуатации.
Предприятие-изготовитель выполняет гарантийный ремонт при наличии паспорта на модем.
Контактная информация изготовителя: 124498, г. Москва, Зеленоград, Георгиевский проспект, дом 5, этаж 5, пом. I, комн. 78; ООО «СКБ «ПРОМАВТОМАТИКА»; www.skbpa.ru; info@skbpa.ru; тел. (495) 800-07-70.